DE102010000552A1

DE102010000552A1 - Optical measuring device for checking vertical position of e.g. tower of wind-power plant, of building, has camera including image sensor that lies in pivoting plane for receiving images of portion of building or strobe arrangement

Info

Publication number: DE102010000552A1
Application number: DE201010000552
Authority: DE
Original assignee: Status Pro Maschinenmesstechnik 44866 GmbH; STATUS PRO MASCHINENMESSTECHNIK GmbH
Current assignee: Status Pro Maschinenmesstechnik 44866 GmbH; STATUS PRO MASCHINENMESSTECHNIK GmbH
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-08-25

Abstract

The device has a bracket (7) supported by a frame (5) and pivoted around a pivotal axis (13) about 180 degree in a perpendicular direction (I). An optical axis (oa) of a camera (9) is directed in a direction or parallel to the pivotal axis, where an optical illustrating system is arranged on the bracket. The camera includes an image sensor that lies in a pivoting plane for receiving images of a portion (4) of a building e.g. round tower (1) of wind power plant, or strobe arrangement, where the portion of the building vertically lies above the bracket. An independent claim is also included for a method for determining a solder deviation of a building.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Messgerät zur Überprüfung der Lotrechtstellung eines Bauwerks bzw. ein Verfahren zur Ermittlung der Lotabweichung eines Bauwerks.The invention relates to an optical measuring device for checking the perpendicular alignment of a building or a method for determining the deviation of the perpendicular of a building.

Beim Bauen von langgestreckten Bauwerken, bspw. Türmen von Windkraftanlagen, Pylonen von Brücken, Hochhäusern, Aufzugschächten oder Kühltürmen muss während der Bauphase die Lotrechtstellung des Gebäudes vermessen werden, da es durch Setzung oder geringfügigen Abweichungen von vorgefertigten Bauteilen von den Sollmaßen zu Lotabweichungen kommen kann. Diese Lotabweichungen können während der Bauphase korrigiert werden.During the construction of elongated structures, such as towers of wind turbines, pylons of bridges, skyscrapers, elevator shafts or cooling towers, the Lotrechtstellung of the building must be measured during the construction, as it may be due to settlement or slight deviations from prefabricated components of the nominal dimensions to Lotabweichungen. These deviations in the plumb bob can be corrected during the construction phase.

Mit den im Stand der Technik verwendeten optischen Messgeräten bzw. Messverfahren ist ein Personaleinsatz nicht nur am Boden, sondern auch am oberen Gebäuderand erforderlich. Dort müssen bspw. Reflektoren manuell positioniert werden, wenn die Lotabweichung mit einem Laserstrahl bestimmt werden soll.With the optical measuring devices or measuring methods used in the prior art, personnel deployment is required not only on the ground, but also on the upper edge of the building. There, for example, reflectors must be manually positioned if the deviation of the solder is to be determined with a laser beam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zu vereinfachen und hierzu ein geeignetes Messgerät anzugeben.The object of the invention is to simplify the method and to specify a suitable measuring device for this purpose.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass vom Boden des Bauwerks, insbesondere im Inneren des Bauwerks, bspw. des Turms mit einem optisch abbildenden System zwei Bilder angefertigt werden, wobei die optische Achse des optisch abbildenden Systems, bspw. einer Kamera nach oben grob in die Lotrechte gerichtet ist. Dabei ist es zwar wünschenswert, jedoch nicht erforderlich, dass die optische Achse exakt mit der Lotrechten übereinstimmt. Die Kamera ist auf einem um eine definierte Achse schwenkbaren Träger montiert. Mittels Einstellmitteln kann diese Achse in die Lotrechte, bevorzugt in eine im Rahmen der Messtoleranzen exakten Lotrechten gebracht werden. Mit der so montierten Kamera werden in zwei um 180° zueinander versetzt liegenden Stellungen jeweils eine Abbildung gemacht. Handelt es sich bei dem Bauwerk um einen Turm mit einem kreisrunden Querschnitt, bspw. um einen Turm einer Windkraftanlage oder um einen Schornstein oder einen Kühlturm, so zeigen die Abbildungen kreisförmige Strukturen, die dem Innenrand der Turmkrone in der jeweiligen Bauphase entsprechen. Das Bild, welches aus in Zeilen und Spalten angeordneten Bildpunkten besteht oder Ergebnis einer Messung mit einem PSD-Sensor ist, kann elektronisch ausgewertet werden. Mittels der elektronischen Bildauswertung, die aber auch per Hand durchgeführt werden kann, wird der Abstand zweier sich gegenüberliegender Gebäudeabschnitte, im vorliegenden Fall sich gegenüberliegende Abschnitte des Abbildes der Turmöffnung in Bezug auf ihre Lage im Bild vermessen. Dabei können die Abstände vom Bildrand oder die Abstände von der Bildmitte, die der optischen Achse entspricht, ermittelt werden. Die Neigungsabweichung der optischen Achse von der Drehachse des Trägers wird dann ausgemittelt. Im einfachsten Fall wird das Messgerät in der Mitte der Bodenfläche des Turmes derart ausgerichtet, dass die Drehachse des Trägers in der durch den Mittelpunkt des Bodens des Turmes laufenden Lotrechten liegt. Bei dieser Anordnung lässt sich lediglich durch Mittelung der Abstände zweier sich bezogen auf die Achse gegenüberliegende Gebäudeabschnitte von der optischen Achse bzw. vom Bildrand der Abstand der Turmmittellinie von der Lotrechten ermitteln. Mit einer einzigen Messung bestehend aus zwei Bildaufnahmen können somit sowohl die X-Komponente als auch die Y-Komponente der Neigungsrichtung des Turmes bestimmt werden. Dabei werden vier auf sich kreuzenden, insbesondere rechtwinklig kreuzenden gedachten Linien liegende Messmarken, bei denen es sich bevorzugt um Gebäudeteile handelt, verwendet. Der Abstand zweier sich gegenüberliegender Messmarken bzw. Gebäudeteilen ist bekannt. Im Wege der Bildauswertung lassen sich somit die Abstände des Schnittpunkts der Lotrechten durch die Ebene, in der die Messmarken bzw. Gebäudeteile liegen, zum Gebäuderand bzw. einer Gebäudemittelachse ermitteln.The object is achieved by the invention specified in the claims. The inventive method is characterized in that two images are made of the bottom of the building, especially in the interior of the building, for example. The tower with an optically imaging system, wherein the optical axis of the optically imaging system, for example directed into the vertical. Although it is desirable, but not required, that the optical axis coincides exactly with the vertical. The camera is mounted on a support pivotable about a defined axis. By means of adjusting this axis can be placed in the vertical, preferably in an exact within the scope of the measurement tolerances. With the camera mounted in this way, an image is taken in each case in two positions offset by 180 ° from each other. If the building is a tower with a circular cross-section, for example a tower of a wind power plant or a chimney or a cooling tower, then the figures show circular structures which correspond to the inner edge of the tower crown in the respective construction phase. The image, which consists of pixels arranged in rows and columns or is the result of a measurement with a PSD sensor, can be evaluated electronically. By means of the electronic image analysis, which can also be performed by hand, the distance between two opposite building sections, measured in the present case, opposite sections of the image of the tower opening in relation to their location in the image. The distances from the image edge or the distances from the center of the image corresponding to the optical axis can be determined. The inclination deviation of the optical axis from the axis of rotation of the carrier is then averaged out. In the simplest case, the meter is aligned in the center of the bottom surface of the tower so that the axis of rotation of the carrier lies in the running through the center of the bottom of the tower perpendicular. In this arrangement, the distance between the tower centreline and the perpendicular can only be determined by averaging the distances between two sections of the building opposite the axis from the optical axis or from the image edge. With a single measurement consisting of two image recordings, both the X component and the Y component of the inclination direction of the tower can thus be determined. In this case, four measuring marks lying on intersecting, in particular rectangular, crossing imaginary lines, which are preferably building parts, are used. The distance between two opposite measuring marks or building parts is known. By means of image evaluation, the distances of the intersection of the perpendiculars through the plane in which the measuring marks or parts of the building are situated can thus be determined for the building edge or a central axis of the building.

Bei dem erfindungsgemäßen Messgerät ist es nicht erforderlich, dass das Messgerät in der Turmmitte auf dem Boden aufgestellt wird. Es kann auch an einer exzentrischen Stelle aufgebaut werden, wobei die Lage der exzentrischen Position jedoch bekannt sein muss. Optimal lässt sich das Verfahren anwenden, wenn die optische Achse nur geringfügig von der Schwenkachse des Trägers abweicht und die Bildmitte des verwendeten Sensors in der Schwenkachse liegt. Es ist jedoch auch möglich, das Verfahren anzuwenden, wenn der Sensor exzentrisch zur Schwenkachse angeordnet ist, also einen radialen Abstand zur Schwenkachse besitzt. Gegebenenfalls müssen dann in jeder der beiden Horizontalrichtungen jeweils zwei Aufnahmen gemacht werden, die dann zur Ermittlung der räumlichen Lage des Neigungswinkels getrennt voneinander ausgewertet werden, wobei mit den beiden Messungen jeweils Paare von Abbildungen gewonnen werden, bei denen der Träger um 180° verschwenkt wird. Die beiden Messungen erfolgen dann in einem 90°-Winkel zueinander, wobei in einer ersten Messung bspw. die Neigungskomponente in der Ost-West-Richtung und in der zweiten Messung die Neigungskomponente in der Nord-Süd-Richtung bestimmt wird. Nach dieser Alternativmethode ist es auch möglich, die Neigung bereits bestehender Bauwerke oder im Bau befindlicher Bauwerke zu bestimmen, die nicht hohl sind. Bei derartigen Bauwerken erfolgt die Messung mit einem außerhalb des Bauwerks auf dem Boden positionierten Messgerät, wobei Abbildungen der Turmkrone bzw. einer an der Turmkrone angebrachten Messmarke von außen gemacht werden. Bei jeder der beiden Messungen, bei denen einmal die Neigungskomponente bspw. in Ost-West-Richtung und ein anderes Mal in Nord-Süd-Richtung bestimmt wird, wird der Träger um 180° verschwenkt.In the measuring device according to the invention, it is not necessary that the meter is placed in the tower center on the ground. It may also be constructed at an eccentric location, but the location of the eccentric position must be known. The method can be optimally used if the optical axis deviates only slightly from the pivot axis of the carrier and the center of the image of the sensor used lies in the pivot axis. However, it is also possible to use the method when the sensor is arranged eccentrically to the pivot axis, that has a radial distance from the pivot axis. Optionally, two images must then be taken in each of the two horizontal directions, which are then evaluated separately to determine the spatial position of the inclination angle, with the two measurements pairs of images are obtained in which the carrier is pivoted by 180 °. The two measurements then take place at a 90 ° angle to one another, wherein in a first measurement, for example, the inclination component in the east-west direction and in the second measurement, the inclination component in the north-south direction is determined. According to this alternative method, it is also possible to determine the inclination of existing structures or structures under construction which are not hollow. In such structures, the measurement is carried out with a measuring device positioned on the ground outside the structure, with images of the tower crown or a measuring mark attached to the tower crown being made from the outside. In each of the two measurements, in which once the inclination component is determined, for example, in east-west direction and another time in the north-south direction, the support is pivoted by 180 °.

Am Träger oder am Gestell ist eine Horizontiereinrichtung vorgesehen, bspw. in Form einer Wasserwaage, um die Schwenkebene des Trägers in die Horizontale und damit die Schwenkachse in die Lotrechte zu bringen.On the support or on the frame a leveling device is provided, for example. In the form of a spirit level to bring the pivot plane of the carrier in the horizontal and thus the pivot axis in the vertical.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to accompanying drawings. Show it:

1 die Betriebsstellung bei einem Messgerät eines ersten Ausführungsbeispiels zur Aufnahme einer ersten Abbildung, 1 the operating position in a measuring device of a first embodiment for receiving a first image,

2 eine Darstellung gemäß 1, jedoch mit um 180° gewendetem Träger, bei der zweiten Aufnahme, 2 a representation according to 1 but with the support turned by 180 °, in the second photograph,

3 schematisch ein Messgerät eines zweiten Ausführungsbeispiels, 3 schematically a measuring device of a second embodiment,

4 eine Darstellung ähnlich gemäß 1, jedoch mit einer exzentrischen Anordnung des Messgeräts, zur Ermittlung der Neigungskomponente in x-Richtung 4 a representation similar to 1 , but with an eccentric arrangement of the measuring device, to determine the inclination component in the x direction

5 eine Draufsicht auf die Turmkrone während der Bauphase mit skizzierter Lage der Turmmittelachse m, der zentralen Lotrechten 1 und der lotrechten Schwenkachse 1' des Trägers 7 5 a top view of the tower crown during the construction phase with sketched position of the tower central axis m, the central perpendicular 1 and the vertical pivot axis 1' of the carrier 7

6 eine Darstellung gemäß 4, jedoch zur Ermittlung der Neigungskomponente in y-Richtung, 6 a representation according to 4 but for determining the inclination component in the y-direction,

7 eine Darstellung gemäß 4, jedoch unter Berücksichtigung der Abweichung der optischen Achse oa von der Schwenkachse 1' bei der ersten Messung, 7 a representation according to 4 , but taking into account the deviation of the optical axis or the like from the pivot axis 1' at the first measurement,

8 eine Darstellung gemäß 7 bei der um 180° geschwenkten zweiten Messung, 8th a representation according to 7 at the second measurement pivoted by 180 °,

9 das bei der Messung gemäß 7 gewonnene Abbild des oberen Turmrandes 4, 9 in the measurement according to 7 obtained image of the upper edge of the tower 4 .

10 das bei der Messung gemäß 8 gewonnene Abbild des oberen Turmrandes 4, 10 in the measurement according to 8th obtained image of the upper edge of the tower 4 .

11 schematisch eine Vorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels, bei dem die optische Achse oa radial versetzt liegt zur Schwenkachse 13 bzw. der durch diese definierten Lotrechten 1', 11 schematically a device of a third embodiment, wherein the optical axis oa radially offset from the pivot axis 13 or the perpendiculars defined by these 1' .

12 eine schematische Darstellung einer ersten Messung mit dem in 11 dargestellten Messgerät, 12 a schematic representation of a first measurement with the in 11 illustrated measuring device,

13 eine schematische Darstellung einer zweiten Messung mit dem in 11 dargestellten Gerät, 13 a schematic representation of a second measurement with the in 11 illustrated device,

14a schematisch den Strahlengang in der Kamera 9 bei der Messung gemäß 12, 14a schematically the beam path in the camera 9 in the measurement according to 12 .

14b schematisch das diesbezügliche Abbild auf dem Sensor 12, 14b schematically the relevant image on the sensor 12 .

15a schematisch den Strahlengang in der Kamera 9 bei der Messung gemäß 13 und 15a schematically the beam path in the camera 9 in the measurement according to 13 and

15b schematisch das zugehörige Abbild auf dem Sensor 12. 15b schematically the associated image on the sensor 12 ,

Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen zur Verdeutlichung stark geneigten runden Turm 1 in der Bauphase. Die zylinderförmige Wand 3 des Turmes 1 besitzt einen auch als Turmkrone zu bezeichnenden oberen Rand 4, der eine kreisrunde Kontur aufweist. Auf diesen oberen Rand werden in den weiteren Bauphasen ergänzende rohrförmige Aufsätze aufgebracht, um die Turmhöhe des Turmes 1 schrittweise bis auf die Endhöhe des Turmes 1 zu erhöhen. Auf dem Boden 2 des Turmes 1 befindet sich ein Gestell 5, welches mit Hilfe der Libelle 8 derart ausgerichtet ist, dass eine Schwenkachse 13 in der Lotrechten 1 verläuft, die durch den Mittelpunkt des Bodens 2 geht. Mittels der Schwenkachse 13 ist ein Träger 7 mit dem Gestell 5 verbunden, der in einer horizontalen Schwenkebene um 180° von der in 1 dargestellten ersten Stellung in die in 2 dargestellte zweite Stellung verschwenkt werden kann.In the in the 1 and 2 illustrated embodiment is a strong for clarity round tower 1 in the construction phase. The cylindrical wall 3 of the tower 1 has a top edge that can also be called a tower crown 4 which has a circular contour. Supplementary tubular attachments are applied to this upper edge in the further stages of construction, around the tower height of the tower 1 gradually up to the final height of the tower 1 to increase. On the ground 2 of the tower 1 there is a frame 5 , which with the help of the dragonfly 8th is aligned such that a pivot axis 13 in the vertical 1 passes through the center of the ground 2 goes. By means of the pivot axis 13 is a carrier 7 with the frame 5 connected in a horizontal pivoting plane 180 ° from the in 1 illustrated first position in the in 2 shown second position can be pivoted.

Mittig auf dem Träger 7 befindet sich eine Kamera 9 mit einer optischen Achse oa, die eine Neigung gegenüber der Lotrechten 1 besitzt. Die Mittelachse m des Turmes, die sowohl im Bereich der Krone 4 des Turmes als auch im Bereich des Bodens 2 des Turmes durch den Mittelpunkt der Kronenfläche bzw. der Bodenfläche verläuft, ist gegenüber der Lotrechten 1 geneigt. Die Punkte, in denen die Lotrechte 1 und die Mittelachse m die Kronenebene schneidet, sind um das Maß g, welches im Ausführungsbeispiel zehn Einheiten beträgt, voneinander beabstandet. Mit den in den 1 und 2 dargestellten Messungen soll das Maß g bestimmt werden.Centered on the carrier 7 there is a camera 9 with an optical axis or the like, which has an inclination with respect to the vertical 1 has. The central axis m of the tower, both in the area of the crown 4 of the tower as well as in the area of the ground 2 of the tower through the center of the crown surface or the bottom surface is opposite to the vertical 1 inclined. The points in which the perpendicular 1 and the central axis m intersects the crown plane are spaced apart by the dimension g, which in the exemplary embodiment is ten units. With the in the 1 and 2 the measurements g should be determined.

Die Kamera 9 besitzt einen Bildsensor, der in Zeilen und Spalten angeordnete Bildpunkte liefert. Die Erfassungsweite der Kamera 9 ist mit 15 angedeutet. Die Turmkronenöffnung liegt im Erfassungsbereich 15. Im Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der in jeder Richtung von dem Sensor der Kamera 9 gelieferten Bilder der Einfachheit halber mit achtzig angesetzt. Die Bildmitte liegt somit bei vierzig. In der in 1 dargestellten ersten Messung wird ein Abbild des oberen Randes des Turmes gewonnen, welches beim Ausführungsbeispiel die Form eines Kreises oder einer Ellipse mit geringer Exzentrizität aufweist. Der minimale Abstand des Kreisrandes a1 und der maximale Abstand des Kreisrandes b1 vom Bildrand werden bestimmt. Im Ausführungsbeispiel ergibt sich a1 = 4, b1 = 42.The camera 9 has an image sensor that provides pixels arranged in rows and columns. The detection range of the camera 9 is with 15 indicated. The tower crown opening is in the detection area 15 , In the exemplary embodiment, the number of in each direction of the sensor of the camera 9 delivered pictures for simplicity with eighty. The picture center is thus at forty. In the in 1 shown first image, an image of the upper edge of the tower is obtained, which in the embodiment has the shape of a circle or an ellipse with low eccentricity. The minimum distance of the circle edge a1 and the maximum distance of the circle edge b1 from the image edge are determined. In the exemplary embodiment, a1 = 4, b1 = 42.

Nach dieser Messung wird der Träger um 180° in die in 2 dargestellte Stellung gedreht und wieder der minimale Abstand a2 und der maximale Abstand b2 vom Bildrand gemessen, wobei im Ausführungsbeispiel a2 = 42 und b2 = 62 ist.After this measurement, the support is rotated through 180 ° in the in 2 rotated position shown and measured again the minimum distance a2 and the maximum distance b2 from the edge of the image, in the embodiment a2 = 42 and b2 = 62.

Gemäß der Beziehung 1 / 2(a₁ + b₁) = c₁ (1) wird der Abstand c₁ des Kreismittelpunktes vom Bildrand bei der ersten Messung und gemäß der Beziehung (a₂ + b₂) = c₂ (2) der Abstand c₂ des Kreismittelpunktes vom Bildrand der zweiten Messung bestimmt.According to the relationship 1/2 (a ₁ + b ₁ ) = c ₁ (1) becomes the distance c _{1 of} the circle center from the image edge in the first measurement and according to the relationship (a ₂ + b ₂ ) = c ₂ (2) the distance c _{2 of} the circle center from the edge of the second measurement determined.

Durch die Mittelung dieser beiden Abstände 1 / 2(c₁ + c₂) = g (3) ergibt sich der Abstand der Turmmittelachse m von der Lotrechten 1, aus dem unter Verwendung der bekannten Höhe h der Neigungswinkel ermittelbar ist.By averaging these two distances 1/2 (c ₁ + c ₂ ) = g (3) results in the distance of the tower center axis m from the vertical 1 from which the inclination angle can be determined using the known height h.

Die 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines optischen Messgeräts, bei dem das Gestell 5 drei Füße 6 aufweist, deren Höhe einstellbar ist, um das Gestell 5 bzw. eine Schwenkachse 13 in die Lotrechte zu bringen. Um die Schwenkachse 13 ist ein Träger 7 schwenkbar gelagert, auf dem eine Kamera 9 sitzt, die eine Linse 10 und einen Sensor 12 aufweist, welcher in einem Gehäuse 11 angeordnet ist. Linse 10 und Sensor 12 sind so angeordnet, dass die optische Achse oa der Kamera 9 lediglich in etwa in der Schwenkachse 13 liegt. Auf dem Träger ist eine Wasserwaage 8 oder dergleichen vorgesehen, um letzteren in eine Horizontalebene zu bringen.The 3 schematically shows an embodiment of an optical measuring device, wherein the frame 5 three feet 6 whose height is adjustable to the frame 5 or a pivot axis 13 to bring into the perpendicular. Around the pivot axis 13 is a carrier 7 hinged, on which a camera 9 sitting, holding a lens 10 and a sensor 12 having, which in a housing 11 is arranged. lens 10 and sensor 12 are arranged so that the optical axis oa the camera 9 only approximately in the pivot axis 13 lies. On the carrier is a spirit level 8th or the like provided to bring the latter in a horizontal plane.

Die 4 zeigt einen Schnitt durch die x-z-Ebene, bspw. eine in der Nord-Süd-Richtung verlaufenden Ebene durch einen Turm 1 mit einer kreiszylindrischen Wand 3, einer kreiszylindrischen Bodenfläche 2, deren Mittelpunkt M die Lage einer Lotrechten 1 definiert. Die Symmetrieachse m des Turmes 3 ist gegenüber der Lotrechten 1 um den Winkel γ geneigt. In x-Richtung ist die Mittelachse m gegenüber der Lotrechten 1 um das Maß g_x versetzt.The 4 shows a section through the xz plane, for example. A plane running in the north-south direction through a tower 1 with a circular cylindrical wall 3 , a circular cylindrical floor surface 2 whose center M is the position of a perpendicular 1 Are defined. The symmetry axis m of the tower 3 is opposite to the perpendicular 1 inclined by the angle γ. In the x-direction, the central axis m is opposite to the vertical 1 offset by the dimension g _x .

Das optische Messgerät, von dem der Übersicht halber lediglich der Träger 7 dargestellt ist, ist gegenüber dem Mittelpunkt M exzentrisch angeordnet. Der Einfachheit halber ist hier die Schwenkachse 13 so eingestellt, dass sie als 1' in der Lotrechten verläuft. Die Schwenkachse 1' hat somit sowohl am Boden 2 als auch an der Krone 4 den gleichen Abstand zur Lotrechten 1. Es ist aber auch möglich, eine Messung durchzuführen, wenn die beiden Achsen nicht parallel zueinander verlaufen, sondern einen bekannten Winkel besitzen. Dann lässt sich der Abstand der Achse 1 von der Achse 1' im Bereich der Krone 4 berechnen.The optical measuring device, for the sake of clarity only the carrier 7 is shown, is arranged eccentrically with respect to the center M. For the sake of simplicity, here is the pivot axis 13 set so that they as 1' runs in the vertical. The pivot axis 1' thus has both on the ground 2 as well as at the crown 4 the same distance to the vertical 1 , But it is also possible to perform a measurement when the two axes are not parallel to each other, but have a known angle. Then the distance of the axis 1 from the axis 1' in the area of the crown 4 to calculate.

In einer weiter unten noch beschriebenen Abfolge von zwei Messungen werden Abstände X₁, X₂ in x-Richtung vom Turmrand 4 zur Achse 1' bestimmt, die in x-Richtung um das Maß e_x von der Lotrechten 1 entfernt ist. Die Mittelachse m ist um das Maß d/2 vom Turmrand entfernt, wobei d der Durchmesser der Kronenöffnung ist.In a sequence of two measurements, which will be described below, distances X ₁ , X ₂ in the x-direction from the tower edge become 4 to the axis 1' determined in the x-direction by the dimension e _x of the perpendicular 1 is removed. The central axis m is removed by the dimension d / 2 from the tower edge, where d is the diameter of the crown opening.

Die 5 zeigt die Draufsicht auf die Turmkrone und verdeutlicht die Lage der oben genannten Messwerte X₁ und X₂, die den Projektionsabstand des Kreisrandes von der Lage der Schwenkachse 1' betreffen.The 5 shows the top view of the tower crown and illustrates the location of the above measured values X ₁ and X ₂ , the projection distance of the circular edge of the position of the pivot axis 1' affect.

Die in 6 dargestellte Stellung entspricht einem Schnitt durch die y-z-Ebene, wobei die y-Richtung bspw. in Ost-West-Richtung verläuft. Auch hier werden die Maße Y₁ und Y₂ durch die Bildauswertung gemäß 5 ermittelt. Die Schwenkachse 13, die durch die Lotrechte 1' repräsentiert ist, ist um das Maß e_y von der Lotrechten 1 in y-Richtung beabstandet. Die Mittelachse m des Turmes 1 ist in y-Richtung auf Turmhöhe um den Betrag g_y von der Lotrechten 1 beabstandet. Es gilt die Werte g_x, g_y zu ermitteln, um so die räumliche Lage der Strecke g, also die räumliche Neigung des Turmes gegenüber der Lotrechten 1 zu ermitteln. Dies erfolgt durch die folgenden Beziehungen für die Komponente g_x g_x = d / 2 + e_x – x₂ (4) g_x = X₁ – d / 2 + e_x (5) In the 6 shown position corresponds to a section through the yz plane, wherein the y-direction, for example, in the east-west direction. Again, the dimensions Y ₁ and Y ₂ by the image evaluation according to 5 determined. The pivot axis 13 passing through the perpendicular 1' is represented by the measure e _y of the perpendicular 1 spaced in the y-direction. The central axis m of the tower 1 is in y-direction at tower height by the amount g _y of the vertical 1 spaced. It is _necessary to determine the values g _x , g _y , so as to determine the spatial position of the distance g, ie the spatial inclination of the tower with respect to the vertical 1 to investigate. This is done by the following relationships for the component g _x g _x = d / 2 + e _x - x ₂ (4) g _x = X ₁ - d / 2 + e _x (5)

Für die Komponente g_y ergibt sich die folgende Beziehung: g_y = Y₂ – d / 2 – e_y (6) g_y = d2 – y₁ – e_y (7) For the component g _y , the following relationship results: g _y = Y ₂ - d / 2 - e _y (6) g _y = d2 - y ₁ - e _y (7)

In den mit der Kamera 9 gewonnenen Abbildungen werden die x- und y-Werte mit Strichen X'₁ und X'₂ bzw. Y'₁ und Y'₂ gekennzeichnet, so dass sich für deren Quotienten die folgenden Beziehungen ergeben:

In the with the camera 9 The x and y values are marked with lines X ' ₁ and X' ₂ and Y ' ₁ and Y' ₂ , respectively, so that the following relationships are obtained for their quotients:

Die Bestimmung der Werte X₁ und X₂ sowie Y₁ und Y₂ erfolgt lediglich mittels zwei Messungen, wobei der Träger 7 zwischen den Messungen um 180° geschwenkt wird. Zur Verdeutlichung wird in den 7 und 8 die Bestimmung der Werte X₁ und X₂ gezeigt:
In der 7 ist die optische Achse oa gegenüber der Lotrechten 1' durch die Schwenkachse 13 geneigt dargestellt. Dies spiegelt sich durch den Abstand c in der Turmkronenebene wieder. Bei der in der 7 dargestellten Messung, in der die Kamera um 180° geschwenkt ist, ist die optische Achse nach links gegenüber der Schwenkachse 1' und bei der in 8 dargestellten Stellung nach rechts gegenüber der Schwenkachse 1' geneigt. Aus den Messwerten a₁ und a₂ kann das arithmetische Mittel mit der nachfolgenden Beziehung X₁ = 1 / 2(a₁ + a₂) (10) X₁ gewonnen werden. Mit der Beziehung X₂ = 1 / 2(b₁ + b₂) (11) wird der Wert für X₂ gebildet.The determination of the values X ₁ and X ₂ and Y ₁ and Y ₂ is carried out only by means of two measurements, wherein the carrier 7 is pivoted by 180 ° between the measurements. For clarity, in the 7 and 8th the determination of the values X ₁ and X _{2 is} shown:
In the 7 is the optical axis above the vertical 1' through the pivot axis 13 shown inclined. This is reflected by the distance c in the turret plane. When in the 7 shown measurement, in which the camera is rotated by 180 °, the optical axis is to the left with respect to the pivot axis 1' and at the in 8th shown position to the right with respect to the pivot axis 1' inclined. From the measured values a ₁ and a ₂ , the arithmetic mean having the following relationship X ₁ = 1/2 (a ₁ + a ₂ ) (10) X ₁ won. With the relationship X ₂ = 1/2 (b ₁ + b ₂ ) (11) the value for X _{2 is} formed.

Die 9 und 10 verdeutlichen grafisch die Ermittlung des abgebildeten Kreisbogens in der Projektionsebene 16 vom Bildmittelpunkt BM zu den 7 und 8.The 9 and 10 Graphically illustrate the determination of the imaged circular arc in the projection plane 16 from the image center BM to the 7 and 8th ,

Die 11 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem die optische Achse oa erkennbar radial versetzt gegenüber der durch die Schwenkachse 13 verlaufenden Achse 11 versetzt liegt. Mit den Bezugsziffern 15 ist die Grenze des Erfassungsbereichs der Kamera angedeutet. Der Erfassungsbereich der Kamera ist auch hier so gewählt, dass die vom Rand der Krone 4 herkommenden Licht strahlen 14 den Sensor 12 treffen.The 11 shows a third embodiment in which the optical axis oa recognizable radially offset from the through the pivot axis 13 extending axis 11 is offset. With the reference numbers 15 the limit of the detection range of the camera is indicated. The detection range of the camera is also chosen here so that the from the edge of the crown 4 radiate forthcoming light 14 the sensor 12 to meet.

Die 12 zeigt eine erste Messung, bei der die Schwenkachse 13 und die durch sie definierte Lotrechte 1' gegenüber der durch den Mittelpunkt M verlaufenden Lotrechten 1 um das Maß e versetzt liegt. Bei dem Abbild, welches in der Stellung gemäß 12 gewonnen ist, werden die Abstände a₁ und b₁ der sich diametral gegenüberliegenden Randkanten 4 der Turmkrone von der optischen Achse oa bestimmt, die im Bereich des Bodens 2 um das Maß f von der Schwenkachse 1' und im Bereich der Kronenebene um das Maß c von der Schwenkachse 1' beabstandet ist. Es ergibt sich die folgende geometrische Beziehung: g = d / 2 – b₁ + e + c (12) The 12 shows a first measurement in which the pivot axis 13 and the perpendiculars defined by them 1' opposite to the perpendicular through the center M perpendicular 1 is offset by the measure e. In the image, which in the position according to 12 is obtained, the distances a ₁ and b _{1 of} the diametrically opposite marginal edges 4 the tower crown determined by the optical axis above that in the area of the ground 2 by the dimension f of the pivot axis 1' and in the area of the crown plane by the dimension c from the pivot axis 1' is spaced. The result is the following geometric relationship: g = d / 2 - b ₁ + e + c (12)

Die 13 zeigt den Aufbau gemäß 12, wobei jedoch der Träger 7 um 180° geschwenkt ist. Während in 12 die Kamera 9 links neben der Schwenkachse 13 liegt, liegt sie in 13 rechts neben der Schwenkachse. Aus dieser Messung lässt sich die durch die nachfolgende Beziehung g = d / 2 – b₂ + e – c (13) ausdrücken.The 13 shows the structure according to 12 but where the carrier is 7 is pivoted 180 °. While in 12 the camera 9 to the left of the pivot axis 13 lies, she lies in 13 right next to the swivel axis. From this measurement can be determined by the following relationship g = d / 2 - b ₂ + e - c (13) express.

Durch Addition der Gleichungen 12 und 13, die einer Mittelwertbildung entspricht, wird die Unbekannte c eliminiert. Das Verhältnis b₁ zu d, dem Durchmesser der Krone, ergibt sich durch in Beziehung der entsprechenden Messwerte der Abbildungen gemäß 14a, 14b, 15a, 15b entsprechend der nachfolgenden Beziehungen:

By adding the

equations

12 and 13, which corresponds to an averaging, the unknown c is eliminated. The ratio b ₁ to d, the diameter of the crown, is given by referring to the corresponding measurement values in the figures 14a . 14b . 15a . 15b according to the following relationships:

Der Einfachheit halber wurde bei den zuvor erörterten Ausführungsbeispielen von einer Schwenkachse 13 ausgegangen, die in einer Lotrechten 1' verläuft. Das Verfahren erlaubt es aber auch, mit Schwenkachsen 13 zu arbeiten, die gegenüber der Lotrechten geneigt sind. Die Neigung muss allerdings bekannt sein und kompliziert lediglich die Rechnung.For the sake of simplicity, in the previously discussed embodiments, a pivot axis has been used 13 gone out in a perpendicular 1' runs. The method also allows it, with swivel axes 13 to work, which are inclined to the vertical. However, the slope must be known and complicates only the bill.

In den Darstellungen sind die Neigungswinkel übertrieben groß dargestellt. Dies dient lediglich der Veranschaulichung. In der Realität liegt das Verhältnis h/g bei > 100.In the illustrations, the angles of inclination are exaggerated. This is for illustrative purposes only. In reality, the ratio h / g is> 100.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.All disclosed features are essential to the invention. The disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The subclaims characterize in their optional sibling version independent inventive development of the prior art, in particular to make on the basis of these claims divisional applications.

Claims

Optical measuring device for checking the perpendicularity of a structure ( 1 ), with a frame ( 5 ), one of the frame ( 5 ) worn carrier ( 7 ), which moves one in a defined direction ( 1 . 1' ), in particular in the perpendiculars ( 1 ) adjustable swivel axis ( 13 ) is pivotable through 180 °, and with one on the support ( 7 ) arranged optically imaging system ( 9 ) whose optical axis (oa) at least roughly in the direction of or preferably substantially parallel to the pivot axis ( 13 ), characterized in that the optical system has an image sensor lying substantially in the pivoting plane ( 12 ) for taking an image of a vertically above the carrier ( 7 ) section ( 4 ) of a building ( 1 ) or a measuring mark arrangement mounted there.

Measuring device according to Claim 1 or in particular according thereto, characterized by measuring means ( 8th ) for leveling the frame ( 5 ) or the carrier ( 7 ).

Measuring device according to one or more of the preceding claims or in particular according thereto, characterized by an electronic evaluation device which, with the aid of an image evaluation of two images swiveled by 180 °, determines the relative position (g) of the building section (FIG. 4 ) or there attached marks to a perpendicular ( 1 ).

Method for determining the deviance of a structure ( 1 ), whereby by means of an optical imaging system ( 9 ), which on one about a defined axis ( 13 ), in particular a perpendicular ( 1 . 1' ) pivotable carrier ( 7 ) is arranged, wherein in two offset by 180 ° to each other positions of the carrier ( 7 ) Illustrations of one above the carrier ( 7 ) on the building ( 1 ) arranged measuring mark arrangement or a building part ( 4 ), and these are then evaluated photogrammetrically.

Method according to claim 4 or in particular according thereto, characterized in that the optical axis (oa) of the optically imaging system is at least roughly or preferably substantially in the vertical ( 1' ) runs.

Method according to one or more of claims 4 or 5 or in particular according thereto, characterized in that the optical axis of the optically imaging system ( 9 ) substantially in the pivot axis ( 13 ) of the carrier ( 7 ) or laterally offset.

Method according to one or more of claims 4 to 6 or in particular according thereto, characterized in that four measuring marks or building parts lying on intersecting, in particular at right angles crossed imaginary lines ( 4 ), of which the distance (d) between two opposing measuring marks or building parts ( 4 ) are known, that the distances (a1, a2, b1, b2) of two opposite measuring marks from the image center (BM) or a picture edge are determined by means of an image evaluation from the images and that by averaging the distances (a1, b1; a2, b2) the distance of the pivot axis ( 1 . 1' ) at the height of the measuring marks or the building parts ( 4 ) to the measuring marks or building parts ( 4 ) or a central axis (m) of the building ( 1 ).

Method according to one or more of the preceding claims 4 to 7, characterized in that the building ( 1 ) a free view from the ground to the building crown ( 4 ) permitting hollow body, in particular a tower of a wind power plant, a cooling tower or a chimney.

Method according to one or more of the preceding claims 4 to 8, characterized in that the building crown ( 4 ) one from the ground ( 2 ) has completely visible crown opening on which tubular building parts are placed in the course of the manufacture of the building.